管道充气排液工况下气液两相流数值模拟研究

为了获得管道充气排液过程的两相流动状态,采用VOF模型对管道充气排液工况进行了数值模拟研究.模型考虑了液体表面张力、壁面粘附力,流体粘度,管壁粗糙度以及气体可压缩性效应,并采用结构化网格和自适应网格加密技术,对两相界面进行了跟踪,观察了这一工况下的气液两相混合及界面变化过程,分析了充气过程中不同时刻的管道内压力分布、气相体积分数、管流摩阻和能量交换情况,得到了这一工况下气液两相的流动特征.模拟结果也表明,在进行适当的网格划分和参数设置,VOF模型可以用于非自由表面的有压流动的数值模拟.     

基于FIR数字滤波器的宽带噪声数值模拟

各种水声信号处理方法的性能分析和检验,都要求用数值模拟方法产生环境噪声场。分析了海洋环境噪声的空间相关性,基于噪声源的远场非相关假设,提出了一种任意空间分布宽带噪声场的数值模拟方法,该方法的关键是采用FIR数字滤波器实现高精度连续时延。对空间均匀各向同性噪声场的数值模拟结果显示,其空间相关特性及空间角度谱与理论分析基本一致,表明该方法是有效的。     

基于CFD技术的数控电解加工流场数值模拟

电解加工中阴极流场设计合理是保证加工正常进行的前提.针对数控展成电解精加工整体叶轮时使用的直线刃阴极流场设计,通过对阴极几何模型的建立,导出了数值模拟时所需要的数值模型.由电解加工过程中电解液运动为湍流状态,确定了采用标准 k-ε模型对稳定加工状态时电解液流道中的流场进行了数值模拟,分析了流道结构对电解液流动速度的影响,其结果与试验结果基本吻合,表明采用流体动力学方法对电解加工中阴极流场设计进行理论指导是可行的.     

基于ANSYS/LS-DYNA的高速碰撞过程的数值模拟

采用一种基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元分析方法,对高速弹丸侵彻均质靶板进行了数值模拟.应用侵蚀接触算法,求解着靶速度为1000m/s左右的弹丸侵彻靶板的动力响应时间历程,获取弹丸侵彻靶板的速度、加速度、能量变化曲线和Von-Mises应力云图,帮助我们分析高速碰撞过程并量化碰撞过程中物质内部的变化.验证了基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元分析方法在求解高速碰撞响应分析问题中的可行性.     

Al2O3陶瓷电火花加工温度场数值模拟

建立了Al2O3陶瓷电火花加工过程中温度场的数学模型,并基于有限元理论,利用工程数值模拟软件ANSYS对Al2O3陶瓷电火花加工的温度场分布进行了模拟,对加工后放电坑的深度和宽度进行了预测。仿真结果表明Al2O3陶瓷电火花加工的最高温度为9000℃以上,但高温影响区范围很小;其温度分布在加工区内随着脉冲持续时间的增加而增加,在加工区外温度保持室温不变。试验验证了仿真结果的正确性。     

基于CFD理论的双飞翼无人机气动特性数值模拟

为了适应发展智能无人机的趋势,在国家大力发展海军远洋战略投送能力之际,对双飞翼无人机进行研究.采用CATIA软件概念设计双飞翼无人机,并基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)理论,数值模拟双飞翼无人机的气动流场特性,并对双飞翼无人机在航母上起飞的性能进行分析.研究结果表明:...     

基于线性海浪理论的海浪数值模拟

概述了海浪理论发展的历史和现状，对几种海浪研究方法进行了简要说明。详细论述了基于线性海浪理论进行海浪数值模拟的线性叠加法和线性过滤法，给出了具体的数值算法，讨论了工程应用数值模拟与视觉效果模拟之间的区别及各自的处理方法。并分析了工程应用领域内进行海浪数值模拟所采用的其他一些理论和方法，指出了现有海浪数值模拟方法存在的局限性。最后，对海浪数值模拟研究的发展趋势进行了展望。     

基于Python的面向对象弹塑性有限元方法实现与数值模拟

随着有限元应用领域的不断扩大,对有限元的可扩充性提出了更高的要求。为克服传统有限元的缺陷,基于Python提出了一种简单、易扩充的面向对象弹塑性有限元程序框架,结合Python的特性,设计了前处理类、后处理类、线性求解类、应力积分类、分析类等有限元类。通过将程序框架应用于几类典型弹塑性问题的有限元分析与模拟,并与ABAQUS计算结果进行了对比,验证了基于Python的面向对象弹塑性有限元程序的准确性和有效性。     

重力加速度对燃烧过程影响的数值模拟研究

重力对燃烧过程有着很重要的影响,但是在燃烧各理论模型中往往被忽略。建立三维燃烧器模型,采用数值模拟的方法,考察了正常重力和微重力环境下炉膛内温度场的变化规律、热力型NO浓度分布规律和流场的变化情况。经计算分析表明,在正常重力和微重力环境下高温区的形状,炉膛内的温度场,火焰的传播速度,污染物的生成浓度和流场等都发生了很大的变化。这将有助于探索重力因素对燃烧过程的影响,更进一步了解燃烧过程的基本规律和机理,对改进燃烧模型有重要的意义。

Abstract：

Gravity has a significant impact on the combustion process; however, it is often overlooked during the various combustion theoretical models. Three-dimensional model of reverberatory furnace was set up; the numerical simulation was used to study the changing law of temperature field, concentration distribution of thermal NO and flow field in a refining reverberatory under the conditions of the normal gravity and microgravity environment. As a result of calculation and analysis, the flame shape, temperature inside the furnace, flame propagation speed, pollutants generated concentration and flow field have taken place in great changes. This will help to explore the gravitational effects of factors on the combustion process, better understanding the basic laws and mechanism of the combustion process and it has important implications for improving the combustion model.     

二维金属切削过程的数值模拟

本文基于数值模拟技术,借助于有限元软件成功地模拟了二维金属切削过程中切屑形成及切削区应力、应变变化的过程,计算出了剪切角及切削起始阶段切削力的变化,并通过实验验证了这一规律的正确性。该方法新颖、独特,从而为金属切削理论研究和刀具产品开发领域中提出一种更为有效、更为可靠的研究方法。     

电涡流缓速器的三维数值仿真

为三维电涡流缓速器的仿真提供了一个完全的有限元表达式,这个表达式通过运用A,Φ-A公式结合库仑定律得以实现.为了考虑电涡流缓速器不规则的几何形状,采用了四面体单元对网格进行划分,并用有限元程序仿真电涡流缓速器在500rpm的磁通密度分布.电涡流缓速器在不同转速下用有限元程序计算的制动力矩与测量值进行了比较,测量值和仿真教据近似一致,有限元程序可用于工程计算和仿真.     

考虑原材料保障的灾后应急物资动员生产问题研究

灾害发生后,若应急储备无法满足灾区的需求,应急生产将成为保障应急物资需求的重要手段.本文关注政府实施的动员政策和应急物资原材料供给变化对应急物资生产能力的影响,以最小化应急物资到达灾区的时间、生产和运输成本为目标,构建了涵盖多类供应商、多制造商以及单个灾区的灾后应急物资生产和运输多目标规划模型.采用带精英策略的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对该模型进行求解,得到了多目标Pareto最优解集,为决策者提供了多样化的应急物资动员生产辅助决策方案.通过仿真案例分析表明,政府需要配套实施制造商和供应商动员方案,才能最大化地发挥出制造商的生产能力优势.     

基于可能性理论的模糊运输规划研究

鉴于运输问题模型的参数确定上通常包含不确定性, 因此, 将运输问题的参数单位运价、供应量及需求量均作为 模糊变量, 从而建立起了模糊运输问题模型. 在模型求解过程中, 结合到决策者的实际要求, 利用可能性理论将目标函数和约束条件进行清晰化处理, 进而通过线性规划方法求解. 最后, 通过现实案例说明了模糊运输规划的应用, 并检验了本文所提出的方法的有效性.     

先进太阳能热动力系统热管吸热器数值模拟

对先进太阳能热动力系统单元热管吸热器进行了数值模拟，建立了相应的数学模型，给出了数值解法，并把计算结果同基本型吸热器进行了对比。模拟结果表明，热管吸热器减轻了系统的质量，提高了系统的热效率，并能避免热斑和热松脱现象。     

复合材料火箭定向器有限元法数值仿真

以某复合材料火箭定向器为对象,分别建立了3mm,3.5mm,4mm三种壁厚的定向器和火箭的有限元模型进行分析,计算了火箭在定向器内运行的全过程,得到了复合材料定向器的一些有价值的计算数据曲线。数值计算结果与实际数据对比显示,最大偏差不到14%,证明仿真结果是可信的,综合比较,4mm壁厚的定向器是最佳选择。研究表明,用复合材料制成的火箭定向器完全能够满足工程需要。     

3D ADI-FDTD算法在分析微结构时的数值色散

利用三维无条件稳定交替方向隐式有限差分(ADI-FDTD)算法分析射频微机电器件时,为了保证仿真精度和提高计算效率,需要掌握微尺度条件下算法的数值色散特性.利用算法增长矩阵,讨论了多种因素对算法数值色散特性的影响.给出了分析微结构电磁特性时各参数的基本选取原则:空间导数取二阶差分;网格划分的深宽比小于50;取扫描频段内的中高频率点作为计算空间抽样率的参考点;ADI-FDTD算法的时间步长极限为T/2,时间步长的选择应满足时间抽样率与空间抽样率之比小于1.     

基于时不变综合系数的运输方式动力学模型

运用系统动力学理论和方法,建立了各种交通运输方式在综合系数为时不变时的自组织演化动力学模型.对只有两种运输方式(公路运输和铁路运输)的情形进行了稳定性分析和演化态势分析,并通过数值仿真验证了理论分析结果.结果表明:两种运输方式的竞争合作系统的演化方向存在多种可能,演化结果与竞争合作效应紧密相关.努力放大系统中的合作效应,使有益的运行模式逐渐占据优势可以引导系统向正确的方向不断发展.     

基于GIS技术的浅层地下水硝酸盐氮浓度场数值仿真

地理信息系统(GIS)技术与数值模拟技术相结合,揭示地下水硝酸盐氮浓度场的时空变化特征。采用准三维数值仿真技术,建立地下水水流模型、溶质运移模型和地下水运动方程组成的地下水水质模型。先解地下水水流模型,得到地下水渗流场水位函数H(x,y,t);再解地下水运动方程得到各单元的地下水实际流速;最后解溶质运移模型,求出计算区内任一点的硝酸盐氮浓度。数值模拟与空间分析结果表明,研究区地下水水质系统状态比较稳定,硝酸盐氮浓度场的时空分布变化较小。     

基于DSM的研发项目流程多目标仿真优化

分析了复杂产品研发项目中流程结构的不确定性,采用设计结构矩阵对其进行仿真建模,并将设计结构矩阵调度策略嵌入仿真模型,建立了同时最小化项目工期和成本的多目标优化模型.提出了一种基于设计结构矩阵仿真与非支配排序遗传算法的混合优化算法,获取研发项目流程多目标优化的Pareto最优解.以某飞机初步研制项目流程为研究算例,验证了混合优化算法的可靠性和有效性,并对获得的最优流程结构进行了深入的仿真评价与分析。     

基于时间Petri网的循环物质流动态投入建模与仿真优化

针对循环经济园区生产企业普遍存在的物料冗余投入的问题,以时间Petri网建模与仿真技术为依托,对物质流单元模块建立了时间Petri网模型,实现了对物质流系统投入方案的优化.首先利用时间Petri网强大的符号表达优势,对物质流系统的时序性和环节间的依赖性进行了公式化表达;继而通过模型分析,用数学算法量化了在逆向循环流的约束下,单循环和多循环物质流系统的物料最优投入量和最佳投入时间点,并用时间Petri网对其进行了图形化表达;最后以青海省某盐湖企业为例,对氯化钾生产物质流进行建模分析,给出了物料投入最优时间戳,并定量计算了原料节约率.通过案例实证分析可以看出,利用时间Petri网模型对循环物质流系统建模优化后,可以大幅地提高物料利用效率,从微观层面为循环经济减量化的实施与推广提供了技术支撑.优化算法适用于大中小型循环经济企业,而对于面临循环而不经济问题的中小型企业更具有实施意义.